Nu när vi vet att interstellära objekt (ISO) besöker vårt solsystem, forskare är angelägna om att förstå dem bättre. Hur kunde de fångas? Om de blir tillfångatagna, vad händer med dem? Hur många av dem kan finnas i vårt solsystem?

Ett team av forskare försöker hitta svar.

Vi känner säkert till två ISO:er:"Oumuamua och kometen 2I/Borisov. Det måste ha funnits andra, förmodligen många av dem. Men vi har först nyligen fått tekniken för att se dem. Vi kommer förmodligen att upptäcka många fler av dem snart, tack vare nya faciliteter som Vera C. Rubin Observatory.

I ett nytt papper som lämnats till The Planetary Science Journal , en trio forskare har grävt i frågan om ISO:er i vårt solsystem. Titeln på uppsatsen är "Om ödet för interstellära objekt som fångats av vårt solsystem." Den första författaren är Kevin Napier från Institutionen för fysik vid University of Michigan.

Som det ser ut nu, det finns inget tillförlitligt sätt att identifiera enskilda fångade objekt. Om astronomer kunde fånga en ISO i processen att fångas, det skulle vara jättebra. Men solsystemet är oerhört komplext, och det gör det svårt att identifiera ISO. "Med tanke på den komplexa dynamiska arkitekturen hos det yttre solsystemet, det är inte enkelt att avgöra om ett objekt är av interstellärt ursprung, " skriver författarna.

Det fanns inte mycket möjlighet att studera vare sig "Oumuamua eller Borisov. De identifierades som ISO:er genom sin hyperboliska överhastighet. Det betyder att ett objekt har rätt bana och tillräckligt hög hastighet för att undkomma ett centralt objekts gravitation. I det här fallet, det centrala objektet är, självklart, solen.

Så, går det att fånga ISO? Rätt så troligt. "Det första steget i att noggrant undersöka denna fråga är att beräkna ett fångstvärsnitt för interstellära objekt som en funktion av hyperbolisk överhastighet..." skriver författarna.

Men det är bara det första steget, enligt författarna. "Även om tvärsnittet ger det första steget mot att beräkna massan av främmande stenar som finns i vårt solsystem, vi behöver också veta livslängden för fångade objekt." Forskarna beräknade livslängden för objekten med hjälp av simuleringar, försökte förstå vad som händer med dem över tiden i vårt solsystem, och kom sedan med en aktuell inventering av fångade ISO:er.

Forskarna identifierade tre övergripande trender:

• För att överleva i mer än några miljoner år, fångade föremål måste på något sätt lyfta sina pericenter bortom Jupiter. (I detta fall, överlevnad betyder att vara bunden till solsystemet.)
• Objekt på mycket lutande banor tenderar att överleva längre än de på plana banor.
• Inget objekt uppnådde permanent trans-neptunisk status (dvs q=30 AU.)

I det första fallet, om en ISO inte kan lyfta sitt pericenter bortom Jupiter, den kommer förmodligen att dras in i gasjätten och förstöras. I det andra fallet, objekt på mycket lutande banor är mindre benägna att möta en planet eftersom de för det mesta är utanför solsystemets plan. Objekt på plana banor är mer benägna att stöta på en planet och störas och skickas tillbaka ut i det interstellära rymden. I det tredje fallet, det är svårt för en ISO att uppnå permanent trans-neptunisk status eftersom det skulle kräva en mycket osannolik händelsekedja.

Simuleringarna har vissa begränsningar, vilket författarna förklarar. De har bara tagit hänsyn till solsystemets fyra största planeter och solen. De mindre kropparna är antingen inte massiva för att ha stor effekt, eller vilken effekt de skulle ha förvärras av solen. De ignorerar också utgasning, strålningstryck från solen, eller dra från planetariska atmosfärer, vilket skulle vara extremt sällsynt ändå, och sannolikt inte kommer att påverka resultaten. "Var och en av dessa uppskattningar är ganska blygsamma, så att inkludering av dem skulle göra relativt liten skillnad för våra slutsatser, " förklarar de.

Övergripande, simuleringen visar att de flesta fångade kroppar med tiden skulle kastas ut från solsystemet. Det tar ett tag, fastän. Det beror på att de flesta ISO:er helt enkelt skulle passera genom systemet, och de som fångades in i en instabil bana av någon typ skulle gå igenom många banor, 30 i detta verk, innan de kastas ut. Det beror på att fångade objekt vanligtvis har halvstora axlar på 1000 AU med omloppsperioder på cirka 30, 000 år. Så det tar minst en miljon år innan några fångade ISO:er kan matas ut.

The researchers also calculated the populations of captured ISOs that might be in our solar system currently. They point out that there are two distinct time periods when objects can be captured that are of interest. The first is in the early days of the solar system when the sun is still in its birth cluster of stars, and objects from within that cluster could be captured. The second is when the sun resides in the field.

In their simulations, the trio of scientists used 276, 691 synthetic captured interstellar objects. Of those, only 13 survived for 500 million years, and only three objects survived for one billion years. But these results come with detailed caveats that are best explained in the paper itself.

The authors point out that their simulations might be useful in understanding panspermia. If the chemicals necessary for life, or even life itself, can somehow travel between solar systems, the ISOs likely play a role. Maybe the most prominent role.

They also mention the Planet Nine scenario. One of the authors of this paper, Konstantin Batygin, along with Michael E. Brown, hypothesized a so-called Planet Nine. The Planet Nine hypothesis states that another planet about five to 10 times the mass of Earth is in a wide orbit with a semi-major axis of 400 to 800 AUs. Planet Nine, om det finns, would take between 10, 000 and 20, 000 years to complete one orbit around the sun.

According to this paper, when included in the simulations, Planet Nine "…yielded rich dynamics that did not appear in the simulations including only the four known giant planets."